第1章 データベースとは何か

1.1 なぜ「Excel管理」は限界を迎えるのか

多くの職場で、顧客リストも備品台帳も問い合わせ記録も、まずExcelで管理されます。それ自体は悪いことではありません。数十件・担当者1人のうちは、Excelは最高のツールです。しかしデータと関係者が増えると、必ず次の4つの壁にぶつかります。

つまりデータベースとは、大量のデータを、複数人で、安全に、矛盾なく、高速に扱うための専用の仕組みです。Excelが「1人の道具」だとすれば、データベースは「組織のインフラ」です。

1.2 データベースとDBMS — 「データ」と「番人」

用語を正確にしておきましょう。厳密には、この2つは別物です。

• データベース(DB) — 整理されて保存されたデータの集まりそのもの。
• DBMS(DataBase Management System) — そのデータを管理する専用ソフトウェア。SQLを受け取って実行し、同時アクセスの交通整理、障害からの回復、権限のチェックまでを担う「番人」です。

私たちが「MySQLを使う」「PostgreSQLを入れる」と言うとき、指しているのはDBMSのほうです。アプリケーションは直接ファイルを触るのではなく、必ずDBMSを経由してデータを読み書きします。この「必ず番人を通る」構造こそが、整合性と安全性の源泉です。

アプリケーション(Python・Webアプリ・Excelでさえも)
        │  SQL で依頼(「30歳以上の社員を出して」)
        ▼
      DBMS  ←── 権限チェック・同時実行の整理・整合性の保証
        │
        ▼
   データベース(ディスク上のデータ本体)

1.3 リレーショナルデータベースの考え方

現在の主流はリレーショナルデータベース(RDB)です。1970年にE.F.コッドが提案した歴史あるモデルで、データをすべて表(テーブル)の形で持ちます。

• テーブル — 「社員」「部署」など、ひとつの種類のデータを入れる表
• 行(レコード) — 1件のデータ(社員1人、注文1件)
• 列(カラム) — データの項目(氏名、入社日)。列ごとにデータ型が決まっている

たとえば社員データはこうなります。

ポイントは dept_id です。部署名を毎行に書く代わりに「部署テーブルの何番か」という参照だけを持っています。部署の情報は部署テーブルに1回だけ書く——この「データを重複させず、表と表の関係(リレーション)で表現する」発想がRDBの心臓部で、第2章と第6章でじっくり扱います。

そしてRDBを操作する共通言語がSQL(Structured Query Language)です。製品ごとに方言はあるものの、基本文法は共通なので、一度身につければどのDBMSでも通用します。

1.4 主要なRDBMS製品と選び方

実務で名前を聞く製品を整理しておきます。どれも「SQLで操作するRDBMS」という点は同じです。

1.5 NoSQLという別の世界(予告)

「NoSQL」と呼ばれる、表形式にこだわらないデータベース群もあります。キーと値だけを超高速に出し入れするもの(Redis)、JSONのような柔軟な文書を保存するもの(MongoDB)などが代表です。SNSの「いいね」のように、厳密な整合性より速度と拡張性を優先したい場面で使われます。

ただし、NoSQLを理解する近道もまたRDBの理解です。「RDBの何を諦めて何を得たのか」という比較で初めてNoSQLの価値が分かるからです。詳しくは最終章(第10章)で扱います。

1.6 学習環境の準備 — SQLite

このコースでは、手を動かす環境としてSQLiteを使います。理由は3つ——①サーバーの構築が不要、②DBが1ファイルなので壊しても作り直せる、③Pythonに標準で入っている(第8章で活きます)。

コマンドラインツールの導入

各OSで sqlite3 コマンドを使えるようにします。

# Windows(winget を使う場合)
PS C:\> winget install SQLite.SQLite

# macOS(最初から入っています)
$ sqlite3 --version

# Ubuntu / WSL
$ sudo apt update && sudo apt install -y sqlite3
$ sqlite3 --version
3.45.1 2024-01-30 ...

最初のデータベースを作ってみる

ターミナルで次を実行してみましょう。practice.db というファイルが「あなたの最初のデータベース」です。

$ sqlite3 practice.db
SQLite version 3.45.1
Enter ".help" for usage hints.
sqlite> CREATE TABLE hello (id INTEGER, message TEXT);
sqlite> INSERT INTO hello VALUES (1, 'はじめてのSQL!');
sqlite> SELECT * FROM hello;
1|はじめてのSQL!
sqlite> .quit

3行のSQLで、テーブルを作り、データを入れ、取り出しました。それぞれの文法はこれからの章で丁寧に学ぶので、いまは「対話しながらデータを操作する感覚」だけつかめれば十分です。なお、SQLの文末には ;(セミコロン)を付けます。

まとめ

• データベースは「大量のデータを、複数人で、安全に、矛盾なく、高速に」扱うための仕組みで、同時編集・整合性・性能・権限というExcelの4つの壁を解決する
• データ本体(DB)と、それを管理する番人(DBMS)は別物。アプリは必ずDBMSを経由してデータに触る
• リレーショナルデータベースはデータを表(テーブル)で持ち、表同士の関係(リレーション)で全体を表現する。操作言語はSQL
• SQLiteは学習に最適なRDBMS。ここで学ぶSQLと設計はMySQL・PostgreSQLなどにそのまま通用する
• データベースは攻撃者の最終目的地。学習の最初から「誰が読めるべきか」を考える癖をつける

練習問題

sqlite> INSERT INTO hello VALUES (2, 'データベース学習開始');
sqlite> SELECT * FROM hello;
1|はじめてのSQL!
2|データベース学習開始
sqlite> .quit
$ ls -l practice.db
-rw-r--r-- 1 user user 8192 ...  practice.db